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第13報 温熱快適許容域を満たす設定室温の解析

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日本建築学会大会学術講演梗概集
(関東) 2011 年 8 月
41574
シミュレーションツール BEST によるオフィス熱負荷・熱環境解析
第 13 報 温熱快適許容域を満たす設定室温の解析
正会員
正会員
正会員
正会員
100
80
累積度数[%]
度数[hour]
1.序
300
本研究では、室温、気流速度、湿度、放射環境、着衣
冬期
夏期
(12-3月)
(6-9月)
量、代謝量の 6 要素を考慮して熱的快適性を保つことが
200
できる PMV 制御を行うオフィスの室温を解析し、室温制
南
東
御を行う場合の推奨設定室温を求めようとした。また、
西
100
気流の利用や地点、建物特性の違いにより推奨設定室温
インテリア
がどの程度変化するかを把握しようとした。
2.標準計算条件と推奨設定室温の算出法
0
18
20
22
24
26
28
30
BEST では、室温制御と同様に、作用温度制御や
PMV 制
室温[℃]
御のケースを容易に計算できる。そこで、ゾーンモジュ
室温度数分布
ールと AHU モジュールの 2 種類のモジュールのみを利用
した連成計算から、PMV 制御を行うオフィスの熱環境を
シミュレーションした。計算対象のオフィスを図 1 に、
標準計算条件を表 1 に示す。PMV の設定値は、夏期 0.5、
冬期-0.5、着衣量はクールビズ、ウォームビズを想定し
た。この条件で PMV 制御を行った場合の室温累積度数分
布を図 2 に示す。図 2 を用いて、推奨設定室温を算出し
た。推奨設定室温で室温制御した場合、90%の時間は夏期
に PMV=0.5 以下冬期に PMV=-0.5 以上になる。残りの 10%
の時間は推奨設定室温では快適域に入らないため、快適
側の設定室温に変更してよいと考える。
20
室温[℃]
図 2 室温累積度数分布図
南
26
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
気 流 速 度[m/s]
気 流 速 度[m/s]
気 流 速 度[m/s]
(A)東 京 (B)札 幌 (C)那 覇
4000
空調時間:8:00~22:00、室内設定値:夏期(PMV0.5、湿
度成り行き(除湿時吹出湿度 90%))、冬期(PMV-0.5、イ
ンテリア湿度 50%)、冷温水供給:常時冷温水とも供給
あり
Low-Eペア
(Ar)
透明ペア Low-Eペア
熱反クリア
透明フロート Low-Eペア
(Ar)
運転
制御
(C)那覇
22
透明ペア 風量:インテリア:7 回/h、ペリメータ:15 回/h、外気
量:1.0lit/㎡ sec
23
Low-Eペア
風量
空調条件
インテリア
札幌
熱反クリア
方式
(東京、札幌、那覇) 拡張アメダス標準年データ
(東京、札幌)low-e グリーン(銀 2 層)+透明、ガラス厚
8、空気厚 6
(那覇)透明フロート、ボックスルーバ
の出 1.5m
(共通)中間色ブラインド
0.15 人/㎡、1.1met、0.5clo(夏期 6-9 月)、1.0clo(冬
期 12-3 月)、0.7clo(中間期 4-5 月,10-11 月)
FCU 併用 CAV 方式
透明フロート 人体
北
那覇
Low-Eペア
(Ar)
内部発熱
[最大値]
西
26
Low-Eペア
(B)断面図
表 1 標準計算条件
窓
東
図 各条件での推奨設定室温の比較
27
図 1 標準オフィスの基準階
壁体材料
南
透明フロート 6000
(A)平面図
気象
インテリア
25
推奨設定室温(冬期)[℃] 推奨設定室温(夏期)[℃]
東2
北
図 3 気流速度を変えた場合の各地域における
推奨設定室温(夏期)
2700
5000
150
東1
北
インテリア 2
24600
インテリア 1
6000
南
西
27
6300
西2
6300
西1
東
室温累積度数分布
28
N
6300
10%線
0
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
透明ペア 6000
南
東
西
インテリア
北
40
熱反クリア
9000
冬期
(12-3月)
1300
6000
[図 2 注]
PMV 制御時の室温
累積度数が、夏期
夏期
(6-9月) については 10%、
冬期については
90%のとき の室温
を、推奨室温とす
る。
90%線
60
33600
6300
*
**
***
*
PMV
推奨設定室温(夏期)[℃]
オフィス
BEST
○竹内 健悟
郡 公子
石野 久彌
神山 隼人
(A)東京 (B)札幌 図4
窓ガラス種を変えた場合の各地域
における推奨設定室温
Numerical Analysis of Thermal Load and Environment in Office Spaces by Using a Simulation Tool, the BEST
Part 13 Analysis of Set Point Air Temperature within The Thermal Comfort Zone
Kengo TAKEUCHI, Kimiko KOHRI and Hisaya ISHINO
― 1175 ―
北
インテリア
常時閉
常時開
ブラインド条件
22
ブラインド条件
常時閉
開閉調整
常時開
常時閉
開閉調整
(C)那覇
21
東
西
北
インテリア
27
26
68% 45% 30%
23
窓面積率
(C)那覇
22
21
68% 45% 30%
68% 45% 30%
窓面積率
窓面積率
(A)東京 ブラインド条件
(A)東京 (B)札幌 図 6 窓面積率を変えた場合の各地域
における推奨設定室温
(B)札幌 ブラインド操作を変えた場合の各地域
における推奨設定室温
150
150
100
100
80
冬期
(12-3月) 60
ブラインド常時開 ブラインド開閉調整 ブラインド常時閉
度数[hour]
28
27
50
26
25
50
0
-1
-0.5
0
0.5
6月 7月 8月 9月
6月 7月 8月 9月
夏期(6-9月)
気流0.4m/s
気流0.5m/s
80
夏期(6-9月
熱 反 クリア
気流0.1m/s
Low-Eペア
気流0.2m/s
Low-Eペア(Ar)
気流0.3m/s
気流0.4m/s
気流0.5m/s
夏期
(6-9月)
10%線
20
00
0.5
0.5
1
PMV[-]
(B) 東京で窓条件を変えた場合
100
100
ブラインド操作を変えた場合の各地域
気流0.1m/s
100 冬期
100
気流0.2m/s
(12-3月)
における月別推奨設定室温(夏期:西ゾーン)
気流0.3m/s
透 明 シングル
90%線
透 明 ペア
PMV[-]
(A)東京で気流速度を変えた場合
6月 7月 8月 9月
150
(A)東京 (B)札幌 (C)那覇150
40
0
-0.5
0
-1
1
PMV[-]
度数[hour]
図7
気流0.1m/s
気流0.2m/s
気流0.3m/s
気流0.4m/s
気流0.5m/s
100
累積度数[%]
推奨設定室温(夏期) [℃]
夏期(6-9月)
透 明 シングル
夏期(6-9月) 80
90%線
透 明 ペア
60
40
熱
反 クリア
気流0.1m/s
Low-Eペア
気流0.2m/s
Low-Eペア(Ar)
気流0.3m/s
気流0.4m/s
気流0.5m/s
60
夏期
(6-9月)
透明フロート40
度数[hour]
図5
開閉調整
26
23
南
累積度数[%]
西
推奨設定室温(冬期)[℃] 推奨設定室温(夏期)[℃]
東
27
常時開
推奨設定室温(冬期)[℃] 推奨設定室温(夏期)[℃]
南
冬期
(12-3月)
透 明 シングル
透 明 ペア
熱 反 クリア
Low-Eペア
Low-Eペア(Ar)
透明フロート
90%線
夏期
度数[hour]
*宇都宮大学大学院工学研究科 博士前期課程
**宇都宮大学大学院工学研究科 准教授・工博
***首都大学東京大学院 名誉教授・工博
累積度数[%]
透明フロートペア
50
透明フロートペア
(6-9月)
3.推奨設定室温の感度解析
熱線反射クリア
10%線
熱線反射クリア
low- εグリーン(銀2層)+透明
20
20
10%線
Low-E グリーン(銀2層)+透明
lowεグリーン(銀2層)+透明(アルゴン)
Low-E グリーン(銀2層)+透明(Ar)
図 3 は気流速度を変えた場合の推奨設定室温の比較図で
0
0
0
0
-1
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
-1 から-0.5
0.5
1
0
0.5
1 -1
ある。東京で気流 0.1m/s
0.2m/s0 にしたときは、推奨
PMV[-]
PMV[-]
PMV[-]
PMV[-]
設定室温が 0.6K 高くなるのに対して、気流 0.4m/s から
(C)東京で気流速度を変えた場合
(D) 東京で窓条件を変えた場合
0.5m/s にしたときは、推奨設定室温は 0.2K 高くなり、そ
図 8 推奨設定室温を用いた室温制御時の PMV 度数分布
の効果が徐々に小さくなる。また、気流利用の効果は暑熱
と累積度数分布
地の方が大きい。図 4 はガラス種類を変えた場合の推奨設
定室温の比較図である。夏期のペリメータゾーンの推奨設 4.推奨設定室温による室温制御時の
PMV 分布の特性
透明フロート
透明フロート
透明フロートペア
透明フロートペア
熱線反射クリア
定室温は、どの都市も、ガラス種により 0.2~0.3K
の差が
熱線反射クリア
得られた推奨設定室温を用いて室温制御したときの
low- εグリーン(銀2層)+透明
Low-E グリーン(銀2層)+透明
low- εグリーン(銀2層)+透明(アルゴン)
Low-E グリーン(銀2層)+透明(Ar)
生じた。冬期には、特に札幌において、ペアガラスとする
PMV 度数分布と累積度数分布を図 8 に示す。(A)は東京で
とシングルガラスの場合に対して、ペリメータゾーンの推 気流速度を変えた場合の PMV 度数分布、(C)は累積度数分
奨室温を 1K 前後低くできる。図 5 はブラインド操作を変え 布である。気流速度の違いによる PMV 分布の違いは小さ
た場合の推奨設定室温の比較図である。ペリメータゾーン く、夏期の 90%の時間において PMV0.5 以下になることが
では、ブラインド常時開から常時閉にすることで、夏期の 確認できる。(B)、(D)は東京で窓条件を変えた場合の結
推奨設定室温は、東京で 0.3K 程度、那覇で 0.5K 程度高く 果である。窓条件による PMV 分布の違いは夏期、冬期と
なる。図 6 は窓面積率を変えた場合の推奨設定室温の比較 もにそれほど大きくはなく、夏期の 90%の時間において
図である。高性能な Low-E ペアガラスを使用した場合の比 PMV0.5 以下、冬期の 90%の時間において PMV-0.5 以上に
較であるが、窓面積率を 68%から 30%にすると、夏期、冬期 なっていることが確認できる。
ともペリメータゾーンの設定室温を 0.2K 程度緩和できる。 5.結論
図 7 は、西ゾーンにおいてブラインド操作を変えた場合の
気流、地点、建築条件が異なる場合の推奨設定室温の
月別推奨設定室温の図である。ブラインド操作法による推 差を明らかにした。また推奨設定室温を用いた室温制御
奨設定室温の違いは盛夏期に少し大きくなった。
時の PMV が目標通りの快適さを保つことを確認した。
50
*Graduate student, Graduate School of Engineering, Utsunomiya Univ.
**Associate Prof., Graduate School of Engineering, Utsunomiya Univ., Dr. Eng
***Emeritus Prof., Tokyo Metropolitan Univ., Dr. Eng
― 1176 ―
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